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Neuer DA-Wandler 192 kHz/24 Bit/Mk2

Nachdem von der Firma "Hoerwege" (www.hoer-wege.de)  der Nachfolger des DAC-UP PCM 1794 (http://www.hoer-wege.de/dac1794mk2.htm) herausgebracht wurde, nahmen wir dies zum Anlass, basierend auf der Hoerwege Platine einen kompromisslosen neuen Wandler aufzubauen. Schaltungstechnisch ist die DAC-UP PCM 1794/2 Platine schon optimal aufgebaut, so waren hier nur geringfügige Veränderungen notwendig. Ein Gewinn an Qualität lässt sich nur durch die Gestaltung des Umfeldes realisieren. Im Einzelnen wurden folgende Punkte realisiert:

    1. Gehäuse: Hier galt es zwei Hauptpunkte zu optimieren: Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen und gegen akustische Störungen (Körperschall und Luftschall). Das Außengehäuse wurde aus 15 mm starkem EMS-Material aufgebaut, welches sehr gute elektromagnetische Schirmeigenschaften hat und auch akustisch nicht zu Resonanzen neigt. Eine entsprechend gute Kontaktierung wird durch Fingerstockmaterial in den Rahmensegmenten erzielt. Die Frontplatte besteht aus 5 Lagen vakuumverklebten Edelstahlplatten und genügt optischen und akustischen Anforderungen.

 

    1. Innengehäuse: Alle Baugruppen, also USB-Eingang, Eingangswähler, Clock, Clock-Verstärker und natürlich der Wandler selbst, sind in hf - dichten Einzelgehäusen untergebracht. Das Gehäuse für den Wandler ist zusätzlich noch druckdicht bis 3 bar. Mit diesem Aufbau lässt sich sowohl das Eindringen von Störungen von außen, als auch die Beeinflussung der Baugruppen untereinander um mindestens 80 dB dämpfen. Bei gleichem Messverfahren hat ein normales, verschraubtes Gehäuse nur eine Dämpfung von ca. 25 dB. Die Innengehäuse liegen elektrisch auf Schirmungsmasse (= Schutzleiter), nicht aber auf Audio- oder Digitalmasse.

 

    1. Clock: In den meisten Wandlern kommt ein mehr oder weniger guter Quarz zum Einsatz, dessen Ausgangssignal mit HCMOS Chips verteilt, bzw. erzeugt wird. Hier sind noch deutliche Steigerungen möglich. Die benötigte Referenzfrequenz wird von einem Doppel-Ofen Quarzoszillator erzeugt, der nur ein sehr geringes Phasenrauschen und sehr hohe Stabilität hat. Im Vergleich zu normalen Quarzen sind die Werte mindestens um den Faktor 1000 besser. Stabilität: 1 x 10 E-9, Phase Noise: @ 1kHz – 130 dBc, @10 kHz – 140dBc. Da der Oszillator in einem Doppelofen-Design untergebracht sind, machen sich auch Temperaturschwankungen von außen praktisch nicht mehr bemerkbar. Oszillatoren mit der gewünschten Frequenz von 24,576 MHz gibt es leider nicht „von der Stange“ – also haben wir Oszillatoren nach unseren Spezifikationen fertigen lassen. Dieser Clock-Oszillator liefert bauartbedingt nur ein reines Sinus - Ausgangssignal. Dieses wird durch einen kommerziellen Präzisionsverstärker entkoppelt und um ca. 20 dB verstärkt. Das so gewonnene Signal durchläuft einen mehrstufigen Bandpassfilter und wird dann über Powersplitter auf die beiden 1794 bzw. den Sample Rate Konverter verteilt. In Versuchen haben wir festgestellt, dass ein Sinussignal , wie hier vorhanden, besser klingt als ein Rechtecksignal. Auch die Powersplitter, die bis zu einer Frequenz von 2 GHz ausgelegt sind, ermöglichen eine phasenstarre und jitterfreie Verteilung des Signals, was bei den sonst verwendeten Digitalbausteinen häufig nicht der Fall ist! Der Aufwand ist natürlich recht hoch, aber eben auch deutlich hörbar.

 

    1. Stromversorgung: Alle Verbraucher: Analog rechter Kanal „+“, „-“ , Analog linker Kanal „+“ ,“-“, Digitalversorgung Eingang, Digitalteil Wandler, Clock werden über einzelne Batteriesätze versorgt. Der Batteriesatz für die Clock mit 2 x 12 V , 17 Ah befindet sich wegen seiner Größe und Gewichts in einem separatem Gehäuse, die übrigen 6 Batteriesätze mit jeweils 8 V, 5 Ah befinden sich im Wandlergehäuse. Als Batteriezellen werden die sonst hauptsächlich im Motorsport eingesetzten Cyclon-Zellen verwendet. Die einzelnen Batteriespannungen werden mit insgesamt über 350.000µF an hochwertigen Kondensatoren abgepuffert. Die Spannung für den Quarzofen ist doppelt stabilisiert und extrem rauscharm. Der Wandler ist darauf ausgelegt, dauernd mit Strom versorgt zu werden. Im „Operate“ Modus nur aus den Batterien, im „Standby“ Modus auch aus den Batterien, die aber durch zwei programmierbare Ladegeräte zusätzlich geladen werden. Diese recht teuren programmierbaren Ladegeräte sind deswegen nötig, weil man zusätzlich zum Ladestrom auch noch die Stromaufnahme der Schaltung selbst berücksichtigen muss. Die Zuführung der Spannungen zum Wandler selbst erfolgt über Filter und Durchführungskondensatoren, um Störungen auszuschließen. Genauso werden die Ladegeräte vom Netz getrennt und die Ladekabel im Gerät durch Relais abgeschaltet.

 

    1. Wandlerbaugruppe: In Versuchen haben wir festgestellt, dass sich eine Ölkühlung sehr deutlich auf die Performance auswirkt! Aus diesem Grunde ist das Wandlergehäuse selbst druckdicht. Die gesamte Wandlerplatine befindet sich in einem Ölbad, welches mit einem externen Kühler auf konstanter Temperatur von ca 25° C gehalten wird. Man sollte die Temperaturunterschiede auf einer Platine nicht unterschätzen! Dies führt auch dazu, dass viele Geräte erst „warm laufen“ müssen. Durch äußere Einflüsse gibt es aber trotzdem eine Temperaturdrift und gleichzeitig werden manche Bauteile auch zu warm für optimale Ergebnisse. Als Öl kommt ein sehr spezielles Silikonöl zum Einsatz, welches sonst zur Kühlung von Hochfrequenz-Röhren-Verstärkern verwendet wird. Entsprechend herausragend sind die elektrischen Eigenschaften. Ein schöner Nebeneffekt der Ölkühlung ist eine weitere Verminderung der Mikrophonie - Empfindlichkeit.

 

Wandler mit externem Kühler, Schlauchlänge bis 5m möglich.

 

  1. Für den RCA- Ausgang werden WBT Nextgen Silber Buchsen verwendet, für die interne Verkabelung des Digitalteils Van den Hul Triaxial-Kabel

 

Da der Originalwandler von Hoerwege schon sehr gute Messergebnisse erzielt, war zwar eine Steigerung feststellbar, aber natürlich nicht extrem groß. Zusätzlich arbeitet man auch schon an der Messgrenze des Rohde & Schwarz UPD Audio-Analysers, den wir einsetzen. Deutlich geringer ist natürlich Jitter und Intermodulationen ausgefallen. Im Gegensatz zu viele anderen Wandlern wurde sehr viel Wert bei der Entwicklungsarbeit darauf gelegt, dass der Wandler selbst keine hochfrequenten Störungen erzeugt. Auch sehr hochwertige Wandler erreichen breitbandig gemessen häufig nur Werte von ca. – 40 dBc.

 

Der Material und Arbeitsaufwand ist nicht unerheblich, ist aber durch die musikalischen Ergebnisse gerechtfertigt! 


Der nächste Plot zeigt die Summe aller Störungen, also Verzerrungen und Noise über den gesamten Frequenzbereich, ohne Filter aufgenommen. Diese Messung ist sehr aussagekräftig dafür, wie „ruhig“ ein Gerät wirklich ist!

Insbesondere wichtig ist auch, dass kein Anstieg im Hochtonbereich erfolgt. Mit entsprechenden „ Messtricks“ ließen sich übrigens auf dem Papier noch weit bessere Werte erzielen!

 

Hier sieht man die Rückseite des Wandlers, mit den zwei großen runden mehrpoligen Buchsen für die Ladestromversorgung. Darunter das Feld für die digitalen Eingänge: Optisch, 2 x SPDIF/BNC, AES/EBU und USB. In der Mitte der Anschluss für eine externe Clock, der auch als Clock –Ausgang für ein Laufwerk geschaltet werden kann. Darunter der Schnellverbinder für die Ölkühlung. Rechts unten die Audio-Ausgänge, darüber der zweite Schnellverbinder für die Ölkühlung.

 

Technische Daten

Ausgangsspannung: RCA: 2V RMS, XLR: 4V RMS
Ausgangsimpedanz: RCA 50 Ohm, XLR: 124 Ohm
Übersprechen zwischen den Kanälen: besser -92 dBc 20Hz-25kHz
Gesamtklirrfaktor + Noise
Gemessen mit Filter HP 20 Hz, LP 20 kHz besser – 100dBc
Gemessen ohne Filter, 300kHz Bandbreite besser – 94 dBc
Störspektrum bis 24 MHz besser – 80 dBc,
Intermodulationsprodukte besser – 88dBc

Frequenzgang/Kanaldifferenz besser 0,1 dB
Stromversorgung: 230 V AC, Stromaufnahme: 5 VA ( Netzteil für Relais),20 VA Ölpumpe und Lüfter, ca. 40 VA Ladegeräte
Betriebsspannung 230V AC, 110V AC möglich
Abmessungen und Gewichte:
Wandlerhauptgehäuse: 505 mm breit, 200 mm hoch, 538 mm tief, 38 kg
Externes Batteriegehäuse: 310 mm breit, 270 mm hoch, 270 mm tief, 14 kg
Ölkühler: 220 mm breit, 382 mm hoch, 78 mm tief, 3 kg
Empfohlene Ladegeräte ( 2 Stück benötigt): ALC 8500-2 Expert

Bezugsquelle: ELV-Elektronik